1.2.3 微放电研究趋势

1.2.3 微放电研究趋势

随着载荷技术向多通道、高频段方向发展,需要不断深入研究多载波微放电与高频段微放电的理论与检测技术。

1.2.3.1 多载波微放电

多载波微放电理论阈值早期计算方法按照N2 P(N为载波数量,P为单路载波输入功率)规则,随着载波数量N的增加微放电阈值快速以N2倍的速度增加;后来提出T20规则(这是随着近年微放电理论的发展,在大量仿真对比基础上得到的经验规则),即多载波波形包络高于单载波微放电阈值的持续时间使得电子能够在平行平板两极板间渡越超过20次才发生微放电。T20规则允许多载波信号的包络在短时间内超过单载波微放电阈值,只要电子渡越时间不超过20次,即允许电子在谐振频率上谐振不超过20次。随着仿真技术的发展,多载波理论研究更加深入,提出了多载波微放电“最坏状态”,可出现长周期二次电子数量累积放电,如图1-6所示,相比图1-7所示的周期内放电其微放电阈值更低。

1.2.3.2 毫米波频段微放电

图1-6 长周期放电的“最坏状态”

(a)时域波形;(b)对应的电子数涨落

图1-7 周期内放电的“最坏状态”

(a)时域波形;(b)对应的电子数涨落

对于高频段,甚至毫米波和太赫兹等更高频段微放电问题,二次电子倍增过程可能会出现高阶放电现象,理论研究更加复杂,相比低频段更容易出现高阶微放电现象,微放电阶数示意图如图1-8所示。图1-8(a)中电子在T/2时间内到达对面极板,即N=1,称为1阶放电,也是我们常见的微放电过程;图1-8(b)中假设电子初速为0,电子在第3个T/2时间内运动到对面极板,即N=3,称为3阶放电。更高阶数的微放电过程可以以此推理得出。

根据经典微放电理论计算的高阶微放电敏感曲线如图1-9所示,可以看出:一般情况下,高阶放电敏感区域下边界比1阶高,随着频率间隙乘积(f×d)的增大,高阶微放电起主导作用。

图1-8 平行板间高阶放电示意图

(a)1阶放电电子在半周期内运动;(b)3阶放电电子在半周期内运动

图1-9 经典理论计算的微放电敏感曲线